Khi Graphene nói, các nhà khoa học có thể lắng nghe

Anh em trong phòng thí nghiệm của Rice tìm thấy âm thanh từ quá trình sản xuất graphene chứa dữ liệu có giá trị

Được xuất bản lần đầu vào Đại học Rice, Tin tức lúa gạo.
By Mike Williams

Có thể đúng là nhìn thì tin, nhưng đôi khi nghe thì tốt hơn.

Trường hợp điển hình: Hai anh em trong phòng thí nghiệm của Đại học Rice đã nghe thấy điều gì đó bất thường khi chế tạo graphene. Cuối cùng, họ xác định rằng chính âm thanh có thể cung cấp cho họ những dữ liệu có giá trị về sản phẩm.

Hai anh em John Li, cựu sinh viên Rice hiện đang theo học tại Đại học Stanford và Victor Li, khi đó là học sinh trung học ở New York và hiện là sinh viên năm nhất tại Viện Công nghệ Massachusetts, là đồng tác giả của một bài báo mô tả thực tế. -phân tích thời gian của graphene cảm ứng bằng laser (LIG) sản xuất thông qua âm thanh.

Hai anh em đang làm việc trong phòng thí nghiệm của nhà hóa học Rice James tham quan khi họ đưa ra giả thuyết của mình và trình bày nó tại một cuộc họp nhóm.

John Li nhớ lại: “Giáo sư Tour nói: 'Thật thú vị' và bảo chúng tôi theo đuổi nó như một dự án tiềm năng.

Các kết quả xuất hiện trong Vật liệu chức năng nâng cao, mô tả sơ đồ xử lý tín hiệu âm thanh đơn giản để phân tích LIG theo thời gian thực để xác định hình thức và chất lượng của nó.

LIG, được giới thiệu bởi phòng thí nghiệm Tour vào năm 2014, tạo ra các lớp tấm graphene liên kết với nhau bằng cách nung nóng phần trên của tấm polymer mỏng đến 2,500 độ C (4,532 độ F), chỉ để lại các nguyên tử carbon phía sau. Kỹ thuật này đã được áp dụng để sản xuất graphene từ các nguyên liệu thô khác, thậm chí cả đồ ăn.

John nói: “Trong những điều kiện khác nhau, chúng ta nghe thấy những âm thanh khác nhau vì các quá trình khác nhau đang diễn ra. “Vì vậy, nếu chúng tôi nghe thấy các biến thể trong quá trình tổng hợp, chúng tôi có thể phát hiện ra các vật liệu khác nhau đang được hình thành”.

Ông cho biết phân tích âm thanh cho phép “khả năng kiểm soát chất lượng cao hơn nhiều, nhanh hơn nhiều so với việc mô tả đặc tính của graphene do tia laser tạo ra bằng kỹ thuật kính hiển vi.

John nói: “Trong phân tích vật liệu, thường có sự cân bằng giữa chi phí, tốc độ, khả năng mở rộng, độ chính xác và độ chính xác, đặc biệt là về lượng vật liệu bạn có thể xử lý một cách có hệ thống. “Những gì chúng tôi có ở đây cho phép chúng tôi mở rộng quy mô một cách hiệu quả thông lượng của khả năng phân tích của mình lên toàn bộ lượng vật liệu mà chúng tôi đang cố gắng tổng hợp một cách mạnh mẽ.”

John mời em trai mình đến Houston vì biết rằng chuyên môn của cậu ấy sẽ là một điểm cộng trong phòng thí nghiệm. “Chúng tôi gần như có các bộ kỹ năng bổ sung cho nhau, trong đó tôi tránh chuyên sâu vào những thứ mà anh ấy biết rất rõ, và tương tự như vậy, anh ấy tránh những lĩnh vực mà tôi biết rất rõ,” anh nói. “Vì vậy, chúng tôi tạo thành một đội rất vững chắc.

“Về cơ bản, tôi đã tạo ra mối liên hệ rằng âm thanh phù hợp sẽ tương ứng với đúng sản phẩm và anh ấy đã tạo ra mối liên hệ rằng các âm thanh khác nhau tương ứng với các sản phẩm khác nhau,” anh nói. “Ngoài ra, anh ấy mạnh hơn tôi rất nhiều ở một số kỹ thuật tính toán nhất định, trong khi tôi chủ yếu là một nhà thực nghiệm.”

Một chiếc micrô nhỏ trị giá 31 USD của Amazon được dán vào đầu laser và gắn vào điện thoại di động bên trong tủ laser sẽ thu âm thanh để phân tích.

“Hai anh em đã chuyển đổi mẫu âm thanh thông qua một kỹ thuật toán học gọi là Biến đổi Fourier nhanh, để họ có thể lấy dữ liệu số từ dữ liệu âm thanh,” Tour nói. “Thông qua một số tính toán toán học, dữ liệu đó có thể là một công cụ phân tích gần như ngay lập tức để đánh giá loại sản phẩm và độ tinh khiết.”

John Li cho biết âm thanh phát ra “cung cấp thông tin về sự giảm năng lượng đầu vào khi tia laser chạm vào mẫu và bị hấp thụ, truyền đi, phân tán, phản xạ hoặc nói chung là chuyển đổi thành các loại năng lượng khác nhau. Điều đó cho phép chúng tôi có được thông tin cục bộ về các đặc tính của cấu trúc vi mô, hình thái và đặc điểm kích thước nano của graphene.”

Tour vẫn ấn tượng bởi sự khéo léo của họ.

Anh ấy nói: “Những gì anh em này nghĩ ra thật đáng kinh ngạc. “Họ nghe thấy âm thanh tổng hợp khi nó được thực hiện và từ đó họ có thể xác định loại và chất lượng sản phẩm gần như ngay lập tức. Đây có thể là một cách tiếp cận quan trọng trong quá trình tổng hợp để hướng dẫn các thông số sản xuất.”

Ông cho biết phân tích âm thanh có thể đóng góp vào một số quy trình sản xuất, bao gồm cả phòng thí nghiệm của ông. flash Joule sưởi ấm, một phương pháp tạo ra graphene và các vật liệu khác từ các chất thải, cũng như thiêu kết, kỹ thuật pha, kỹ thuật biến dạng, lắng đọng hơi hóa học, đốt, ủ, cắt laser, tiến hóa khí, chưng cất, v.v.

“Giữa chuyên môn thực nghiệm của John và tài năng toán học của Victor, đội ngũ gia đình thật đáng gờm,” Tour nói. “Niềm vui lớn nhất của tôi là mang đến một bầu không khí nơi những trí tuệ trẻ có thể sáng tạo và phát triển, và trong trường hợp này, họ đã thể hiện được kiến ​​thức chuyên môn vượt xa tuổi tác của mình, John mới 19 tuổi và Victor 17 tuổi vào thời điểm được khám phá.”

Đồng tác giả của bài báo là các sinh viên tốt nghiệp trường Rice Jacob Beckham và Weiyin Chen, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Bing Deng, cựu sinh viên Duy Lương và nhà khoa học nghiên cứu Carter Kittrell. Tour là Chủ tịch TT và WF Chao về Hóa học, đồng thời là giáo sư về khoa học máy tính, khoa học vật liệu và kỹ thuật nano.

Văn phòng Nghiên cứu Khoa học của Lực lượng Không quân (FA9550-19-1-0296) đã hỗ trợ nghiên cứu.

 

Đánh giá cao sự độc đáo của CleanTechnica? Xem xét trở thành một Thành viên, Người hỗ trợ, Kỹ thuật viên hoặc Đại sứ của CleanTechnica - hoặc một khách hàng quen trên Patreon.

 

 

---

quảng cáo  

---

---

Nguồn: https://cleantechnica.com/2022/01/20/when-graphene-speaks-scientists-can-now-listen/